Qu'est-ce qu'un mouvement thermique?
Le mouvement thermique fait référence aux mouvements aléatoires de molécules, atomes, électrons ou autres particules subatomiques. Contrairement au monde visible qui nous entoure, le monde atomique est dans un état de mouvement constant à toutes les températures supérieures au zéro absolu. Le mouvement thermique des particules augmente avec la température de ces particules et est régi par les lois de la thermodynamique.
L'étude du mouvement thermique est l'étude du mouvement aléatoire des particules. Les molécules, les atomes et les particules subatomiques ne se comportent pas de manière prévisible. Contrairement au monde que nous voyons, ces minuscules morceaux de matière sont presque toujours en mouvement constant et ne suivent pas les mêmes règles que les corps plus grands qu’ils constituent. Les électrons, par exemple, existent dans les orbitales autour du noyau d'un atome. Bien qu'il soit impossible de déterminer l'emplacement exact et le mouvement d'un électron, il est probable qu'ils se déplaceront dans un certain espace, appelé orbite.
Les particules atomiques restent constamment en mouvement à toutes les températures supérieures au zéro absolu. Le zéro absolu, également appelé 0 degré Kelvin, est égal à -279,15 ° C (-459.67 ° F). C'est la température la plus basse qui existe car elle correspond à la température à laquelle les particules atomiques cessent de bouger.
Le mouvement thermique d'une particule est lié à la température de cette particule. Les particules à des températures plus élevées présentent un mouvement thermique plus important que celles à des températures plus basses. Cela est vrai des particules dans n'importe quel état de la matière, y compris gaz, liquide, solide et plasma. Bien que les atomes dans un solide soient plus rapprochés que les atomes dans un liquide ou un gaz, il y a toujours de la place pour que les atomes se déplacent.
Le mouvement thermique des particules atomiques a été décrit pour la première fois par le physicien Robert Brown. En regardant une petite particule, telle qu'un grain de pollen ou une poussière au microscope, Brown a remarqué que la particule semblait être dans un état constant de mouvement ou d'agitation. Le mouvement thermique des atomes autour d'une petite particule fait que les atomes s'y heurtent. Cela fait que les particules les plus grosses se déplacent de manière aléatoire, comme le font les particules atomiques. Ce type de mouvement est appelé mouvement brownien.
Le mouvement thermique est étudié à travers la thermodynamique, qui repose sur un ensemble de lois qui régissent le mouvement aléatoire des particules. La première loi stipule que la matière et l'énergie sont toujours conservées. La seconde, un peu paradoxalement, stipule qu’un retour à un état énergétique antérieur est impossible car une partie de l’énergie s’échappe du système et ne peut plus être utilisée. Le troisième affirme que le zéro absolu ne peut être atteint. En termes simples, ces lois signifient que le mouvement thermique est un mouvement aléatoire qui ne se termine jamais et qui change toujours.